石墨制品石墨軸承密封圈的主要失效原因及其防治措施

石墨制品石墨軸承密封圈的首要失效原因及其防治方法
    石墨制品石墨軸承密封圈規(guī)劃、運(yùn)用不妥會加速它的損壞，丟掉密封功用。試驗標(biāo)明，如密封設(shè)備各部分規(guī)劃合理，單純地跋涉壓力，并不會構(gòu)成石墨軸承密封圈的損壞。在高壓、高溫的作業(yè)條件下，石墨軸承密封圈損壞的首要原因是石墨軸承密封圈材料的永久變形和O型圈被擠入密封空位而引起的空位咬傷一級石墨軸承密封圈在運(yùn)動時出現(xiàn)誤解現(xiàn)象。
1、永久變形
    由于石墨制品石墨軸承密封圈密封圈用的石墨材料是歸于粘彈性材料，所以初期設(shè)定的壓緊量和回彈阻塞才調(diào)經(jīng)長時間的運(yùn)用，會產(chǎn)生永久變形而逐漸丟掉，畢竟產(chǎn)生走漏。永久變形和彈力消失是石墨軸承密封圈失掉密封功用的首要原因，以下是構(gòu)成永久變形的首要原因。
    1）緊縮率和拉伸量與永久變形的聯(lián)絡(luò)
    制作石墨軸承密封圈所用的各種配方的橡膠，在緊縮情況下都會產(chǎn)生緊縮應(yīng)力懈怠現(xiàn)象，此時，緊縮應(yīng)力跟著時間的增加而減小。運(yùn)用時間越長、緊縮率和拉伸量越大，則由橡膠應(yīng)力懈怠而產(chǎn)生的應(yīng)力下降就越大，致使石墨軸承密封圈彈性缺少，失掉密封才調(diào)。因此，在容許的運(yùn)用條件下，設(shè)法下降緊縮率是可取的。增加石墨軸承密封圈的截面標(biāo)準(zhǔn)是下降緊縮率最簡略的方法，不過這會帶來結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的增加。
    應(yīng)該留意，人們在核算緊縮率時，往往忽略了石墨軸承密封圈在裝置時受拉伸而引起的截面高度的減小。石墨軸承密封圈截面面積的改動是與其周長的改動成反比的。同時，由于拉力的效果，石墨軸承密封圈的截面形狀也會產(chǎn)生改動，就體現(xiàn)為其高度的減小。此外，在表面張力效果下，石墨軸承密封圈的表面面變得更平了，即截面高度略有減小。這也是石墨軸承密封圈緊縮應(yīng)力懈怠的一種體現(xiàn)。
    石墨軸承密封圈截面變形的程度，還取決于石墨軸承密封圈材料的硬度。在拉伸量相同的情況下，硬度大的石墨軸承密封圈，其截面高度也減小較多，從這一點看，應(yīng)該按照運(yùn)用條件盡量選用低硬度的材料。在液體壓力和張力的效果下，橡膠材料的石墨軸承密封圈也會逐漸產(chǎn)生塑性變形，其截面高度會相應(yīng)減小，致使畢竟失掉密封才調(diào)。
    2）溫度與石墨軸承密封圈馳張進(jìn)程的聯(lián)絡(luò)
    運(yùn)用溫度是影響石墨軸承密封圈永久變形的另一個重要要素。高溫會加速橡膠材料的老化。作業(yè)溫度越高，石墨軸承密封圈的緊縮永久變形就越大。當(dāng)永久變形大于40%時，石墨軸承密封圈就失掉了密封才調(diào)而產(chǎn)生走漏。因緊縮變形而在石墨軸承密封圈的橡膠材猜中構(gòu)成的初始應(yīng)力值，將跟著石墨軸承密封圈的馳張進(jìn)程和溫度下降的效果而逐漸下降致使消失。溫度在零下作業(yè)的石墨軸承密封圈，其初始緊縮或許由于溫度的急劇下降而減小或完全消失。在-50~-60℃的情況下，不耐低溫的石墨材料會完全丟掉初始應(yīng)力；即便耐低溫的橡膠材料，此時的初始應(yīng)力也不會大于20℃時初始應(yīng)力的25%。這是由于石墨軸承密封圈的初始緊縮量取決于線脹系數(shù)。所以，選取初始緊縮量時，就必須確保在由于馳張進(jìn)程和溫度下降而構(gòu)成應(yīng)力下降后仍有滿意的密封才調(diào)。
    溫度在零下作業(yè)的石墨軸承密封圈,應(yīng)特別留意橡膠材料的康復(fù)指數(shù)和變形指數(shù)。
    綜上所述，在規(guī)劃上應(yīng)盡量確保石墨軸承密封圈具有合適的作業(yè)溫度，或選用耐高、低溫的石墨軸承密封圈材料，以延伸運(yùn)用壽數(shù)。
3）介質(zhì)作業(yè)壓力與永久變形
    作業(yè)介質(zhì)的壓力是引起石墨軸承密封圈永久變形的首要要素。現(xiàn)代液壓設(shè)備的作業(yè)壓力正日益跋涉。長時間的高壓效果會使石墨軸承密封圈產(chǎn)生永久變形。因此，規(guī)劃時應(yīng)根據(jù)作業(yè)壓力選用恰當(dāng)?shù)哪蛪合鹉z材料。作業(yè)壓力越高，所用材料的硬度和耐高壓功用也應(yīng)越高。
    為了改進(jìn)石墨軸承密封圈材料的耐壓功用，增加材料的彈性（特別是增加材料在低溫下的彈性）、下降材料的緊縮永久變形，一般需求改進(jìn)材料的配方，參加增塑劑?？墒牵哂性鏊軇┑氖S承密封圈，長時間在作業(yè)介質(zhì)中浸泡，增塑劑會逐漸被作業(yè)介質(zhì)吸收，導(dǎo)致石墨軸承密封圈體積縮短，乃至或許使石墨軸承密封圈產(chǎn)生負(fù)緊縮（即在石墨軸承密封圈和被密封件的表面之間出現(xiàn)空位）。因此，在核算石墨軸承密封圈緊縮量和進(jìn)行模具規(guī)劃時，應(yīng)充沛考慮到這些縮短量。應(yīng)使捆綁出的石墨軸承密封圈在作業(yè)介質(zhì)中浸泡5~10晝夜后仍能堅持必要的標(biāo)準(zhǔn)。
    石墨軸承密封圈材料的緊縮永久變形率與溫度有關(guān)。當(dāng)變形率在40%或更大時，即會出現(xiàn)走漏，所以幾種膠料的耐熱性界限為：丁腈橡膠70℃，三元乙丙橡膠100℃，氟橡膠140℃。因此各國對石墨軸承密封圈的永久變形作了規(guī)則。我國標(biāo)準(zhǔn)橡膠材料的石墨軸承密封圈在不同溫度下的標(biāo)準(zhǔn)改動見表。同一材料的O型圈，在同一溫度下，截面直徑大的石墨軸承密封圈緊縮永久變形率較低。
    在油中的情況就不同了。由于此時石墨軸承密封圈不與氧氣接觸，所以上述不良反應(yīng)大為減少。加之又一般會引起膠料有必定的脹大，所以因溫度引起的緊縮永久變形率將被抵消。因此，在油中的耐熱性大為跋涉。以丁腈橡膠為例，它的作業(yè)溫度可達(dá)120℃或更高。
2、空位咬傷
    被密封的零件存在著幾許精度（包括圓度、橢圓度、圓柱度、同軸度等）不良、零件之間不同心以及高壓下內(nèi)徑脹大等現(xiàn)象，都會引起密封空位的擴(kuò)大和空位擠出現(xiàn)象的加劇。石墨軸承密封圈的硬度對空位擠出現(xiàn)象也有明顯的影響。液體或氣體的壓力越高，石墨軸承密封圈材料硬度越小，則石墨軸承密封圈的空位擠出現(xiàn)象越嚴(yán)峻。
    防止空位咬傷的方法是，對石墨軸承密封圈的硬度和密封空位加以嚴(yán)格的控制。選用硬度合適的密封材料控制空位。常用的石墨軸承密封圈的硬度規(guī)劃是HS60~90。低硬度者用于低壓，高硬度者用于高壓。
    配用恰當(dāng)?shù)氖S承密封圈維護(hù)擋圈，是防止石墨軸承密封圈被擠入空位的有用方法。
3、誤解現(xiàn)象
    誤解是指石墨軸承密封圈沿周向產(chǎn)生改動的現(xiàn)象，誤解現(xiàn)象一般產(chǎn)生在動密封情況。
    石墨軸承密封圈假定裝置的妥善，并且運(yùn)用條件恰當(dāng)，一般不大簡略在往復(fù)在往復(fù)運(yùn)動情況下產(chǎn)生翻滾或誤解，由于石墨軸承密封圈與溝槽的接觸面積大于在滑動表面上的抵觸接觸面積，并且石墨軸承密封圈自身的反抗才調(diào)原本就能阻擋誤解。抵觸力的散布也趨向堅持石墨軸承密封圈在其溝槽中靜止不動，由于靜抵觸大于滑動抵觸，并且溝槽表面的粗糙度一般不如滑動表面的粗糙度。
    引起誤解損害的原因許多，其間最首要的是由于活塞、活塞桿和缸筒的空位不均勻、偏疼過大、石墨軸承密封圈斷面直徑不均勻等構(gòu)成，由于構(gòu)成O型圈在一周多受的抵觸力不均勻，石墨軸承密封圈的某些部分抵觸過大，產(chǎn)生誤解。一般，斷面標(biāo)準(zhǔn)較小的石墨軸承密封圈，簡略產(chǎn)生抵觸不均勻。構(gòu)成誤解（運(yùn)動用石墨軸承密封圈比固定用石墨軸承密封圈的斷面直徑大就是這個道理。）
    其他，由于密封溝槽存在著同軸度過失，密封高度不相等以及石墨軸承密封圈截面直徑不均勻等現(xiàn)象，或許使得石墨軸承密封圈的一部分緊縮過大，另一部分過小或不受緊縮。當(dāng)溝槽存在偏疼即同軸過失大于石墨軸承密封圈的緊縮量時，密封會完全失效。密封溝槽同軸度過失大的另一個害處是使石墨軸承密封圈沿圓周緊縮不均。此外還有由于石墨軸承密封圈截面直徑、材料硬度、潤滑油膜厚度等的不均以及密封軸表面粗糙度等要素的影響，導(dǎo)致石墨軸承密封圈的一部分沿作業(yè)表面滑動，另一部分則產(chǎn)生翻滾，然后構(gòu)成石墨軸承密封圈的誤解。運(yùn)動用石墨軸承密封圈很簡略因誤解而損壞，這是密封設(shè)備產(chǎn)生損壞和走漏的重要原因。因此跋涉密封溝槽的加工精密度以及減小偏疼是確保石墨軸承密封圈具有可靠的密封性和壽數(shù)的重要要素。
    設(shè)備石墨軸承密封圈不應(yīng)是它處于誤解情況。假定在設(shè)備時就被誤解，則誤解損害就會很快產(chǎn)生。在作業(yè)中，誤解現(xiàn)象會將石墨軸承密封圈堵截，產(chǎn)生許多漏油，并且堵截的石墨軸承密封圈會混到液壓系統(tǒng)的其他部位，構(gòu)成重大事故。
4、磨粒磨損現(xiàn)象
    當(dāng)密封的空位具有相對運(yùn)動時，作業(yè)環(huán)境中的灰塵和沙粒等被粘附在活塞桿表面，并跟著活塞桿的往復(fù)運(yùn)動與油膜一同被帶入缸內(nèi)，成為侵入石墨軸承密封圈表面的磨粒，加速石墨軸承密封圈的磨損，致使其失掉密封性。為了防止這種情況產(chǎn)生，在往復(fù)運(yùn)動式密封設(shè)備的外伸軸端處必須運(yùn)用防塵圈。
5、滑動表面對石墨軸承密封圈的影響
    滑動表面的粗糙度是影響石墨軸承密封圈表面抵觸與磨損的直接要素。一般地說，表面亮光抵觸與磨損就小，所以滑動表面的粗糙度數(shù)值往往很低（Ra0.2~0.050μm）?？墒?，試驗標(biāo)明，表面粗糙過低（Ra低于0.050μm）又會給抵觸與磨損帶來倒運(yùn)的影響。這是由于纖細(xì)的表面高低不平，能夠堅持必要的潤滑油膜。因此要挑選恰當(dāng)?shù)谋砻嬉蟆?br>    滑動表面的材料對石墨軸承密封圈的壽數(shù)也有影響。滑動表面材料的硬度越大、耐磨性越高、堅持亮光的才調(diào)就越強(qiáng)，石墨軸承密封圈的壽數(shù)也就越長。這也是液壓缸活塞桿表面鍍鉻的重要原因。同理能夠說明具有相同粗糙度的用銅、鋁合金制成的滑動表面比鋼制滑動表面對密封圈的抵觸與磨損更為嚴(yán)峻，低硬度、大緊縮量的石墨軸承密封圈不如高硬度、小緊縮量的密封圈經(jīng)用的情況。
6、抵觸力與石墨軸承密封圈的應(yīng)用
    在動密封設(shè)備中，抵觸與磨損是石墨軸承密封圈損壞的重要影響要素。磨損程度首要取決于抵觸力的大小。當(dāng)液體壓力纖細(xì)時，石墨軸承密封圈抵觸力的大小取決于它的預(yù)緊縮量。當(dāng)作業(yè)液體接受壓力時，抵觸力隨之作業(yè)壓力的增加而增大。在作業(yè)壓力小于20MPa的情況下，近似地呈線形聯(lián)絡(luò)。壓力大于20MPa時，跟著壓力的增加，石墨軸承密封圈與金屬表面接觸面積的增加也逐漸緩慢，抵觸力的增加也相應(yīng)緩慢。在正常情況下，石墨軸承密封圈的運(yùn)用壽數(shù)跟著液體壓力的升高將會近似的呈平方聯(lián)絡(luò)而減小。
    抵觸力的增加，使得旋轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動的軸與石墨軸承密封圈之間產(chǎn)生許多的抵觸熱。由于大都石墨軸承密封圈都是用橡膠制成的，導(dǎo)熱性極差。因此，抵觸熱就會引起橡膠的老化，導(dǎo)致石墨軸承密封圈實效，損壞其密封功用。抵觸還會引起石墨軸承密封圈表面損害，使緊縮量減小。嚴(yán)峻的抵觸會很快引起石墨軸承密封圈的表面損壞，失掉密封性。作氣動往復(fù)運(yùn)動用密封時，抵觸熱還會引起粘著，構(gòu)成抵觸力進(jìn)一步增加。
    運(yùn)動用密封在低速運(yùn)動時，抵觸阻力還是引起爬行的一個要素，影響元件和系統(tǒng)的作業(yè)功用。所以對運(yùn)動密封來說，抵觸性是重要功用之一。抵觸系數(shù)是抵觸特性的一個點評政策，合成橡膠抵觸系數(shù)較大，由于密封在運(yùn)動情況時，一般處于作業(yè)油液或潤滑劑參加的混合潤滑情況，抵觸系數(shù)一般在0.1以下。
   抵觸力的大小在很大程度上取決于被石墨軸承密封圈的表面硬度與表面粗糙度。
7、焦耳熱效應(yīng)
    橡膠材料的焦耳熱效應(yīng)，是指處于拉伸情況的橡膠遇熱產(chǎn)生縮短的現(xiàn)象。在設(shè)備石墨軸承密封圈時，為了使它在密封溝槽內(nèi)不產(chǎn)生竄動，在用作往復(fù)運(yùn)動密封時，不產(chǎn)生誤解現(xiàn)象，一般使它處于某種程度的拉伸情況。但假定將這種設(shè)備方法用于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，就會產(chǎn)生不良的效果。原本現(xiàn)已緊箍在旋轉(zhuǎn)軸上的石墨軸承密封圈，因旋轉(zhuǎn)運(yùn)動產(chǎn)生的抵觸熱而縮短，進(jìn)而使這種緊箍力增大，這樣，產(chǎn)生抵觸熱→縮短→緊箍力增大→產(chǎn)生抵觸熱→……，如此重復(fù)循環(huán)，就大大地促進(jìn)了橡膠的老化和磨損。